Prueba de OpenROV en el Hall City Cave - 💡 Fix My Ideas

Prueba de OpenROV en el Hall City Cave

Prueba de OpenROV en el Hall City Cave


Autor: Ethan Holmes, 2019

Como se informó anteriormente aquí en MAKE, recientemente, un grupo de nosotros, OpenROVers, viajó a Hall City Cave a las afueras de Wildwood, CA. El objetivo del viaje era hacer un shakedown de nosotros mismos y del ROV en el campo, y como misión, determinar si (dentro de la cueva submarina) el eje vertical de la cueva se conecta con el eje inclinado de 45 grados. La cueva fue la inspiración original para Eric para comenzar a crear un ROV, y desde entonces se ha convertido en el proyecto de código abierto que es hoy.

No hace falta decir que tuvimos una gran aventura: conducir a través de fuertes nevadas, caminar por caminos de montaña con robots y cajas de herramientas, aterrizar aviones monomotor en pistas cubiertas de nieve. Todavía estamos digiriendo gran parte de lo que sucedió y pronto escribiremos un informe más largo de la aventura, ¡pero queríamos dar una actualización rápida sobre cómo funcionaba el robot!

Cuando se trata de un diseño de ROV pequeño, hay tres campos generales que siempre parecen requerir el mayor desarrollo:

  • Electrónica a bordo / diseño de sistema integrado
  • Comunicación y poder a través de una atadura.
  • A prueba de agua y presión.

Antecedentes de sistemas integrados (y lo que hemos estado haciendo hasta ahora): OpenROV se está desarrollando como una plataforma que puede apoyar la investigación científica y el desarrollo tecnológico. Para ser lo más efectivos posible en esto, hemos estado investigando mucho sobre cómo obtener una computadora pequeña, como un teléfono con Android, BeagleBone o la próxima Raspberry Pi para alojar videos, monitorear sensores y controlar propulsores Mientras se comunica con la superficie. Bran Sorem ha estado desarrollando un código para Linux incorporado que podría ejecutarse en estos dispositivos y también ha estado trabajando en una interfaz GUI que hará que OpenROV sea intuitivo y satisfactorio para operar.

Entra Bran ...

He estado trabajando en el software para OpenROV y creo que principalmente hemos establecido una buena base para el desarrollo futuro. Actualmente estamos usando un BeagleBone como la computadora principal a bordo (aunque planeamos mudarnos a la Raspberry Pi una vez que sea posible) con una cámara web instalada. El objetivo del software es proporcionar un marco fácil de usar y simple de extender pero poderoso para operar el vehículo. Para eso, estamos usando Ubuntu Linux como el sistema operativo con NodeJS en la parte superior para servir una página web que permite controlar el ROV desde cualquier navegador web moderno.

El video es manejado por un simple programa OpenCV que captura fotogramas y los guarda como JPG, que Socket.IO luego envía al navegador de control. Tener soporte para OpenCV abre enormemente la oportunidad para el desarrollo de aplicaciones más avanzadas (como el rastreo de peces). Socket.IO permite la comunicación full-duplex, que manejará las actualizaciones de video, así como el control direccional del ROV.

Hasta ahora, he estado trabajando para que funcionen los videos en vivo, pero me he topado con un obstáculo (principalmente porque estoy aprendiendo NodeJS y OpenCV). El programa OpenCV acepta una carpeta (la fecha actual) como argumento y luego espera la entrada estándar: cada línea de entrada es un nombre de archivo (hora actual) para guardar la imagen, que luego el programa usa para capturar un marco de la cámara web y salvar. Esto ocurrirá continuamente hasta que se rompa la conexión. En este momento, el problema está en la aplicación NodeJS: parece estar escupiendo los nombres de archivo correctos, pero estoy tratando de canalizar el proceso. Comencemos con child.stdin y tengo problemas. Cualquier ayuda o consejo sería muy apreciado.

Hay mucho más por venir en el futuro, pero primero queremos que el video funcione. El código será alojado en Github.

Para nuestro último viaje, el desarrollo no nos había llevado al punto en que pudiéramos controlar el ROV con una computadora a bordo, así que en lugar de eso solo usamos un controlador RC que hablaba con el receptor del ROV a través de un cable largo que efectivamente canalizó la RF. el agua.

Cómo puedes ayudar: ¿Qué piensas? ¿Has hecho algún trabajo de sistemas embebidos con un BeagleBone? ¿Alguna idea para transferir video en vivo a través de una conexión Ethernet (que también puede caber en nuestro cilindro hermético?

Antecedentes de Tethers (lo que hemos estado haciendo hasta ahora): los Tethers son a menudo la parte más difícil de desarrollar un ROV porque deben poder comunicar grandes cantidades de datos y energía mientras se mantienen lo suficientemente ágiles como para permitir que el ROV se mueva fácilmente a través del agua, y deben ser neutralmente flotantes o lo suficientemente ligeras como para no arrastrar el ROV hacia abajo a medida que más y más se paga en el agua. Especialmente para ROV pequeños como OpenROV 2.2, la mejor solución es hacer que la cuerda sea lo suficientemente delgada y liviana para que no sea necesaria la compensación de flotabilidad.

Para el viaje a la cueva de Hall City, usamos un par trenzado de cable trenzado 28AWG, y pareció funcionar muy bien. Si hubiésemos estado usando una cuerda más gruesa como Ethernet, el ROV habría tenido más dificultades para moverse, y el el peso de la cuerda hubiera dificultado que el ROV mantuviera una profundidad determinada. Nos gustaría seguir utilizando cables muy finos como este (o quizás un cable coaxial extremadamente delgado como el RG-178), pero el desafío al que nos enfrentamos es cómo enviar datos de gran ancho de banda a través de él.

Hay varios enfoques para esto. Para empezar, podría ir analógico y usar un video balun para enviar imágenes desde una cámara con salida RCA desde el ROV mientras permite que las señales de RF de un transmisor RC pasen por la cuerda. O, podría ser capaz de usar uno de estos sofisticados dispositivos para convertir Ethernet de par trenzado doble en par trenzado simple. Finalmente, solo puede usar un sistema de datos a través de powerline (como se explica aquí).

Cómo puedes ayudar: estas son algunas de las ideas en las que hemos pensado, pero nos encantaría ver algunas otras ideas sobre cómo hacer esto. (Recuerde, una vez más, todo el equipo del lado ROV para esto tiene que caber en un tubo de 90 mm de ID por 150 mm de largo).

Fondo de impermeabilización (Lo que hemos estado haciendo hasta ahora): Para impermeabilizar la electrónica, hemos tenido un gran éxito con nuestra carcasa cilíndrica y tapas de cierre acrílicas cortadas con láser. Hemos estado rellenando los pases con epoxi. Los motores sin escobillas han recibido una capa de resina de grado marino para evitar la oxidación.

Cómo puede ayudar: el método ha funcionado hasta ahora, pero está maduro para un proceso más fácil y que requiera menos tiempo. Háganos saber si tiene alguna idea para rellenar o impermeabilizar el motor.

BONIFICACIÓN: ¡Complementos! Antecedentes (lo que hemos estado haciendo hasta ahora): una de las características más importantes de OpenROV 2.2 es su módulo de carga útil. Hemos colocado orificios de montaje en la parte inferior de la carcasa del ROV para hasta cuatro varillas roscadas M5, cada una con una separación de 50 mm. El propósito de esto es que usted pueda hacer sus propias cargas útiles (como brazos de robot, detectores de metales, sensores químicos, etc.) que pueden montarse fácilmente en la parte inferior del ROV. El ancho de estas cargas útiles puede ser de hasta 135 mm o 200 mm si se retiran los paquetes de baterías a bordo.

Cómo puede ayudar: siempre estamos buscando formas de mejorar OpenROV, y tener una comunidad de personas que lo piensen es la mejor manera de obtener nuevas innovaciones y diferentes perspectivas. Después de todo, ¡de eso se trata Open Hardware!

Siéntase libre de visitar los foros de OpenROV para algunas de las otras estrategias que hemos revisado. Además, ¡avísanos si tienes alguna otra idea de aventura!

Más: Lea la columna de David Lang Zero to Maker aquí en MAKE



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